CN115323358A - 基板处理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了基板处理装置和方法。该装置包括：反应室；至少部分包围反应室的外室，其中在反应室和外室之间形成中间空间；至少一个加热器元件；在中间空间中的至少一个热分配器；以及在外室中的至少一个加热器元件馈通，其允许至少一个加热器元件的至少一部分穿过中间空间并与至少一个热分配器耦合。

Description

基板处理装置和方法
技术领域
本发明总体涉及基板处理装置和方法。更具体地，但不限于，本发明涉及化学沉积或蚀刻反应器。
背景技术
本节说明了有用的背景信息，而不承认在此描述的任何技术代表现有技术。
在化学沉积方法中，如原子层沉积(ALD)或原子层蚀刻(ALE)，表面反应所需的温度是通过加热来获得的。加热通常是通过施加位于基板处理装置的反应室的壁内或壁外的加热器来实现的。不管用作热源的材料是什么，通常已知加热器表面遭受氧化，随后由于某些化学物质从装置的反应室泄漏而可能发生腐蚀。由于加热器通常固定在装置的结构中，例如当试图交换加热器或接近装置的其他部分时，移除它们可能很费力。因此，不断需要开发易于拆卸的改进的加热器解决方案，或者至少提供现有解决方案的替代方案。
发明内容
本发明的某些实施例的目的是提供一种改进的基板处理装置或至少提供现有技术的替代解决方案。
根据本发明的第一示例方面，提供了一种基板处理装置，包括：
反应室；
至少部分包围反应室的外室，其中在反应室和外室之间形成中间空间；
至少一个加热器元件；
在中间空间中的至少一个热分配器；和
在外室中的至少一个加热器元件馈通，允许至少一个加热器元件的至少一部分穿过中间空间并与至少一个热分配器耦合。
在某些实施例中，至少一个加热器元件是可拆卸和可更换的盒式加热器。
在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为可移除地与至少一个热分配器耦合。在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为至少部分地可逆地放置在至少一个热分配器内部。在某些实施例中，具有可移除放置的加热器元件意味着可以可逆放置的加热器元件，这意味着加热器元件可以从其位置移除，就像它最初放置在所述位置一样。在某些实施例中，至少一个加热器元件与至少一个热分配器耦合意味着至少一个加热器元件与至少一个热分配器热接触。
在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为至少部分地可移除和/或可逆地放置在两个分离的热分配器内。
在某些实施例中，加热器元件是细长元件。在某些实施例中，当置于其操作位置时，至少一个加热器元件沿其细长轴垂直定向。在某些其它实施例中，当置于其操作位置时，至少一个加热器元件沿其细长轴水平地或对角地定向。在某些实施例中，加热器元件位于反应室下方的其操作位置。在某些实施例中，加热器元件位于反应室顶部的其操作位置。在某些实施例中，加热器元件位于反应室一侧的其操作位置。
在某些实施例中，该装置包括一个以上的加热器元件。在某些实施例中，该装置包括至少两个、至少三个或至少四个加热器元件。在某些实施例中，该装置包括多于四个加热器元件。
在某些实施例中，至少一个加热器元件是细长的棒状元件。在某些实施例中，当沿其细长轴垂直定向时，加热器元件从其水平横截面旋转对称。在某些实施例中，当沿其细长轴垂直定向时，加热器元件从其面向反应室和外室的垂直侧面变平。
在某些实施例中，施加到加热器元件的最大电压取决于加热器元件的形状和尺寸。在一个实施例中，所施加的电压为48至240V。在某些实施例中，最大加热功率取决于电压和设置在加热元件内的加热丝的数量。
在某些实施例中，施加到加热器元件的最大加热功率和电压取决于加热器元件的类型。例如，如果适用的话，加热器元件可以是辐射加热器、传导加热器或对流加热器。
在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为至少部分地通过外室中的加热器元件馈通可移除地放置在外室和反应室之间的中间空间中。在某些实施例中，至少一个加热器元件馈通在外室的底部中。在某些实施例中，至少一个加热器元件馈通在外室的顶部中。在某些实施例中，至少一个加热器元件馈通位于外室的一侧。在某些实施例中，至少一个加热器元件馈通从外室的外部紧固或密封，以密封加热器元件入口。在某些实施例中，外室中的每个加热器元件馈通包括加热器元件馈通和加热器元件之间的密封件。在某些实施例中，密封件布置在外室的外部，用于密封加热器元件入口。在某些实施例中，密封件布置在加热器元件馈通的内部，用于密封加热器元件入口。在某些实施例中，密封件是凸缘(flange，法兰)，例如真空凸缘。在某些实施例中，密封件是盖板。在某些实施例中，密封件包括o形环。
在某些实施例中，该装置包括多个热分配器，多个热分配器至少部分地包围反应室的外周。在某些实施例中，多个热分配器意味着两个或更多个热分配器。在某些实施例中，该装置包括一个以上的热分配器。在某些实施例中，该装置包括至少两个、至少三个或至少四个热分配器。在某些实施例中，该装置包括四个四分之一圆热分配器。
在某些实施例中，至少一个热分配器被配置为将热辐射、对流或传导有效且均匀地分配到反应室的外周(如果适用的话)。在某些实施例中，热分配器被配置为将热辐射、对流或传导有效且均匀地分配到反应室壁中并穿过反应室壁。
在某些实施例中，至少一个热分配器被配置为将反应室加热到均匀温度。在某些实施例中，至少一个热分配器被配置为将热量均匀地输送到反应室的内部体积和反应室中的至少一个基板。
在某些实施例中，至少一个热分配器是板状元件和/或弯曲结构。在某些实施例中，热分配器是弯曲板状元件。在某些实施例中，该装置包括四个四分之一圆热分配器和一个与四个热分配器中的每一个耦合的加热器元件。在某些实施例中，该装置包括四个四分之一圆热分配器和四个加热器元件，每个加热器元件与所述四个热分配器中的两个耦合。
在某些实施例中，该装置包括一个热分配器。在某些实施例中，一个热分配器由单个部件形成。在某些实施例中，一个热分配器的形状为中空弯曲或圆形圆柱或管。
在某些实施例中，每个热分配器由至少一个加热器元件加热。在某些实施例中，每个热分配器由两个加热器元件加热。在某些实施例中，每个热分配器由多个加热器元件加热。
在某些实施例中，热分配器的材料是铝。在某些其它实施例中，热分配器的材料选自铜、黄铜、钛、钢、陶瓷或氮化硅。
在某些实施例中，中间空间被配置为保持真空条件。在某些实施例中，该装置被配置为保持中间空间中的压力，其中至少一个热分配器处于100-0,01毫巴(mbar)。在某些实施例中，该装置被配置为在沉积或蚀刻的工艺周期期间将中间空间中的压力保持在10-0,1毫巴或5-0,1毫巴。在某些实施例中，中间空间中的压力保持在100-0,01毫巴，更优选地在10-0,1毫巴或5-0,1毫巴也在处理周期之后(或之后)的时间段内。
在某些实施例中，该装置包括在至少一个加热器元件和至少一个热分配器之间的护套元件，以保护至少一个加热器元件。在某些实施例中，加热器元件和热分配器之间的护套元件被配置为将热量从至少一个加热器元件输送到至少一个热分配器。在某些实施例中，加热器元件和热分配器之间的护套元件被配置为将热量从至少一个加热器元件传导到至少一个热分配器。在某些实施例中，至少一个加热器元件经由护套元件与至少一个热分配器耦合。在某些实施例中，处于其操作位置的护套元件被配置为与至少一个热分配器接触。在某些实施例中，处于其操作位置的护套元件被配置为与至少一个加热器元件接触。在某些实施例中，护套元件被配置为当至少部分地插入到其操作位置时用作至少一个加热器元件的外壳。在某些实施例中，护套元件被配置为覆盖中间空间内的整个加热器元件表面，以保护加热器元件。在某些实施例中，护套元件被配置为覆盖中间空间内的大部分加热器元件表面。
在某些实施例中，当包围加热器元件放置在其工作位置时，护套元件沿其细长轴垂直定向。在某些其它实施例中，当包围加热器元件放置在其工作位置时，护套元件沿着其细长轴水平地或对角地定向。
在某些实施例中，护套元件包括支撑至少一个热分配器的表面结构。在某些实施例中，护套元件包括支撑至少一个热分配器的重量的表面结构。
在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为至少部分地可移除地放置在护套元件内部。在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为至少部分地可逆地放置在护套元件内部。在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为至少部分地放置在护套元件的内腔内。
在某些实施例中，护套元件是细长的套筒状元件。在某些实施例中，护套元件的细长轴的两个远端尖端是开口的。在某些实施例中，护套元件的细长轴的一个远端是封闭的或具有盲端。在某些实施例中，护套元件的材料是铝。在某些其它实施例中，护套元件的材料选自包括不锈钢、铜和钼或具有良好热导率的类似金属的组。
在某些实施例中，每个加热器元件在中间空间内被护套元件覆盖，超过其穿透加热器元件馈通的点。在某些实施例中，护套元件与加热器元件馈通和加热器元件之间的密封件耦合。在某些实施例中，护套元件与加热器元件馈通中的真空凸缘耦合。在某些实施例中，护套元件被配置为保护中间空间中的加热器元件。在某些实施例中，护套元件构造成支撑和固定热分配器在垂直方向上的位置。在某些实施例中，护套元件被配置为支撑和固定热分配器在水平方向上的位置。
在某些实施例中，至少一个热分配器包括至少一个开口或孔，以将至少一个加热器元件至少部分地插入热分配器内部。在某些实施例中，一个热分配器包括多个开口或孔，以将多个加热器元件至少部分地插入一个热分配器内部。在某些实施例中，至少一个开口或孔被配置为具有至少部分地插入所述开口或孔内的加热器元件和护套元件两者。在某些实施例中，所述至少一个开口或孔被配置为刺穿热分配器的一个窄边。在某些实施例中，热分配器的窄边之一中的所述至少一个开口或孔被配置为穿透整个热分配器，所述开口或孔刺穿热分配器的两个窄边。在某些实施例中，具有热分配器的窄边是指不是热分配器的平坦的板状表面的窄边。
在某些实施例中，任何两个相邻的热分配器通过它们彼此表面到表面接触的相邻窄边耦合和/或彼此热接触。
在某些实施例中，任何两个相邻的热分配器在它们的窄边中的至少一个，优选地在两个中具有至少一个包括所述开口或孔的衬套或管道。在某些实施例中，任何两个相邻的热分配器具有彼此垂直高度不同的至少一个衬套或管道，允许在相邻的衬套或管道之间重叠，从而允许在相邻的热分配器之间重叠。在某些实施例中，任何两个相邻的热分配器与插入两个相邻热分配器的重叠衬套或管道内的至少一个加热器元件耦合。在某些实施例中，任何两个相邻的热分配器与插入在两个相邻热分配器的覆盖衬套或管道内的护套元件和插入在所述护套元件内的一个加热器元件耦合。
在某些其它实施例中，所述至少一个热分配器包括至少一个紧固件，以将所述加热器元件耦合到所述热分配器上。在某些实施例中，一个热分配器包括多个紧固件，以将多个加热器元件耦合到一个热分配器上。在某些实施例中，至少一个紧固件被配置为将加热器元件和护套元件两者附接到热分配器上。
在某些实施例中，至少一个加热器元件在其操作位置上至少部分地放置在以下中的每一个内部：
中间空间；
护套元件；
至少一个热分配器；和
加热器元件馈通。
在某些实施例中，至少一个热分配器位于中间空间中，与反应室相隔一段距离。在某些实施例中，中间空间中的至少一个热分配器直接与反应室壁接触或连接到反应室壁。在某些实施例中，至少一个热分配器位于反应室旁边，以至少部分地覆盖反应室的外周。在某些实施例中，至少一个热分配器基本垂直地沿着其平坦的板状表面定位在反应室旁边。在某些实施例中，至少一个热分配器位于反应室下方，以至少部分覆盖反应室的底部或下部。在某些实施例中，至少一个热分配器沿着其平坦的板状表面基本水平地定位在反应室下面。在某些实施例中，至少一个热分配器位于反应室上方，以至少部分覆盖反应室的顶部或上部。在某些实施例中，至少一个热分配器沿其在反应室上方的板状表面基本水平地定位。
在某些实施例中，热能从反应室侧面的热分配器传导到位于反应室下方或上方的热分配器。在某些实施例中，热能从与所述热分配器耦合或与所述热分配器接触的加热器元件传导到位于反应室下方或上方的热分配器。
在某些实施例中，至少一个热分配器位于反应室的侧面，以覆盖反应室的大部分或整个外周。在这些实施例中，至少一个加热器元件通过其插入的至少一个加热器元件馈通位于外室的底部或顶部。在某些实施例中，至少一个热分配器位于反应室的上方和/或下方，以覆盖反应室的顶部和/或底部。在这些实施例中，至少一个加热器元件通过其插入的至少一个加热器元件馈通位于外室的侧面中。
在某些实施例中，该装置包括至少一个基本水平的反射板，在反应室下方的中间空间中，覆盖反应室底部的至少一部分。在某些实施例中，该装置包括至少一个基本水平的反射板，该反射板位于反应室上方的中间空间中，覆盖反应室顶部的至少一部分。至少一个基本水平的反射板被配置为向反应室反射热辐射、对流或传导(如果适用的话)。在某些实施例中，该装置包括在反应室下方或上方覆盖的多个基本水平的反射板，以形成多个基本水平的反射板层。在某些实施例中，一个基本水平的反射板层包括或由多个独立的基本水平定向的反射板单元组成。在某些实施例中，所有基本水平的反射板位于反应室和外室之间的中间空间中。
在某些实施例中，该装置包括至少一个基本垂直定向的反射板，至少部分地包围反应室。在某些实施例中，该装置包括多个基本垂直定向的反射板，至少部分地包围反应室。在某些实施例中，多个基本垂直定向的反射板彼此重叠在顶部，以形成多个基本垂直的反射板层。在某些实施例中，一个基本垂直的反射板层包括或由多个独立的基本垂直定向的反射板单元组成。在某些实施例中，所有基本垂直定向的反射板都位于反应室和外室之间的中间空间中。
在某些实施例中，反射板被配置为将热量反射回反应室的加热部分，并防止热量影响位于由反射板界定的体积之外的装置的其他部件。
在某些实施例中，至少一个加热器元件穿过至少一个基本水平的反射板中的开口或孔而被插入。在某些实施例中，至少一个加热器元件通过多个基本水平的反射板中的开口或孔而被插入，这些反射板层叠在彼此的顶部。在某些实施例中，加热器元件在中间空间内被护套元件覆盖，超过其穿透至少一个基本水平的反射板的点。在某些实施例中，至少一个加热器元件穿过至少一个基本垂直的反射板中的开口或孔而被插入。在某些实施例中，至少一个加热器元件通过多个基本垂直的反射板中的开口或孔而被插入，这些反射板层叠在彼此的顶部。在某些实施例中，加热器元件在中间空间内被护套元件覆盖，超过其穿透至少一个基本垂直的反射板的点。
在某些实施例中，至少一个加热器元件被配置为将同时驻留在中间空间中的所有热分配器加热到至少30℃的温度。在某些实施例中，同时驻留在中间空间中的所有加热器元件被配置为将同时驻留在中间空间中的所有热分配器一起加热到至少30℃的温度。在某些实施例中，同时驻留在中间空间中的所有加热器元件与任何其他可选加热器一起被配置为将包括反应室内部体积的反应室加热到至少30℃、至少80℃、至少120℃、或至少200℃、或至少500℃的温度。在一个实施例中，同时驻留在中间空间中的所有加热器元件与任何其他可选加热器一起被配置为将包括反应室内部体积的反应室加热到150℃-300℃的温度。
在某些实施例中，可以根据特定类型的加热器的需要来更换加热器元件的类型。在某些实施例中，加热器元件是辐射加热器。在某些实施例中，加热器元件是对流加热器。在某些实施例中，加热器元件是传导加热器。在某些实施例中，加热器元件是红外(IR)加热器。
在某些实施方案中，至少一个热分配器具有优化朝向反应室的热发射的表面结构。
在某些实施例中，至少一个热分配器在面向反应室的一侧具有与面向外室的一侧不同的表面结构，以优化所需的热发射和热辐射和/或对流和/或传导(如果适用的话)。
在某些实施例中，面向反应室的热分配器的表面是不平坦的、不平滑的或粗糙的。在某些实施例中，面向反应室的热分配器的表面具有良好的热发射率。在某些实施方案中，面向反应室的热分配器的表面涂覆有具有良好热发射率的材料。在某些实施例中，面向反应室的热分配器表面上的涂层厚度被优化以获得最大的热发射。在某些实施例中，面向外室的热分配器的表面是光滑的、均匀的、抛光的或无褶皱的。在某些实施例中，面向外室的热分配器的表面具有低的热发射率。在某些实施例中，面向外室的热分配器的表面涂覆有具有低热辐射率的材料。在某些实施例中，面向外室的热分配器表面上的涂层的厚度被优化以使热发射最小。
在某些实施例中，至少一个基本垂直定向的反射板具有优化热辐射、对流或传导(如果适用)向反应室反射的材料和表面结构。在某些实施例中，至少一个基本水平定向的反射板具有优化热辐射、对流或传导(如果适用)对反应室的反射的材料和表面结构。
根据本发明的第二示例方面，提供了一种方法，包括：
提供至少部分包围基板处理装置的反应室的外室，其中在反应室和外室之间形成中间空间；
使至少一个加热器元件的至少一部分通过外室中的加热器元件馈通穿过中间空间；以及
将中间空间中的至少一个热分配器与至少一个加热器元件耦合。
在某些实施例中，该方法包括将至少一个加热器元件与至少一个热分配器可移除地耦合。
在某些实施例中，该方法包括通过外室中的加热器元件馈通将至少一个加热器元件至少部分地放置在外室和反应室之间的中间空间中。
在某些实施例中，该方法包括利用由至少一个热分配器分配的热量将反应室加热到均匀温度。
在某些实施例中，基板处理方法包括通过原子层沉积(ALD)在反应室中用金属氧化物处理至少一个基板，并选择在至少一个基板上的原子层沉积的厚度。在某些实施方案中，金属氧化物选自Al2O3、Si3N4和SiO2；至少一个基板上的所选沉积层的厚度在5至15nm之间，优选厚度为10nm。
在前述中已经说明了不同的非约束性示例方面和实施例。上述实施例仅用于解释可在本发明的实现中使用的选定方面或步骤。可以仅参考某些示例方面来呈现一些实施例。应当理解，相应的实施例也应用于其他示例方面。特别地，在第一方面的上下文中描述的实施例适用于每一个进一步的方面。可以形成实施例的任何适当组合。
附图说明
现在将参考附图仅作为示例来描述本发明，其中：
图1示出了根据某些实施例的基板处理装置的某些部分的示意性横截面；
图2示出了根据某些实施例的装置的某些部分的透视图；和
图3示出了根据某些实施例的装置的某些部分的两个替代透视图；
图4示出了根据某些实施例的基板处理装置的某些部分的更详细的示意性截面；以及
图5示出了根据某些实施例的基板处理装置的某些部分的可选的详细示意性截面。
具体实施方式
在下面的描述中，使用原子层沉积(ALD)技术和原子层蚀刻(ALE)技术作为示例。
ALD生长机制的基本知识是技术人员所知道的。ALD是一种特殊的化学沉积方法，其基础是在至少一个基板上连续引入至少两个反应前体物种。一个基本的ALD沉积循环包括四个顺序步骤：脉冲A、清除(purge)A、脉冲B和清除B。脉冲A由第一前体蒸气和另一前体蒸气的脉冲B组成。非活性气体和真空泵通常用于在清除A和清除B期间从反应空间清除气态反应副产物和残余反应分子。沉积顺序包括至少一个沉积循环。重复沉积循环，直到沉积序列产生了所需厚度的薄膜或涂层。沉积循环也可以更简单或更复杂。例如，循环可以包括通过清除步骤分离的三个或更多的反应物蒸气脉冲，或者可以省略某些清除步骤。或者，对于等离子体辅助的ALD，例如PEALD(等离子体增强原子层沉积)，或者对于光子辅助的ALD，可以通过分别通过等离子体或光子馈入提供表面反应所需的额外能量来辅助沉积步骤中的一个或多个。反应前体中的一个反应前体可以被能量(如单纯的光子)所取代，导致单个前体ALD过程。因此，脉冲和清除顺序可以根据每个特定情况而不同。沉积循环形成由逻辑单元或微处理器控制的定时沉积序列。用ALD生长的薄膜致密、无针孔、厚度均匀。
对于基板处理步骤，至少一个基板通常暴露于反应容器(或室)中的时间分离的前体脉冲，以通过顺序的自饱和表面反应在基板表面上沉积材料。在本申请的上下文中，术语ALD包括所有适用的基于ALD的技术和任何等效或密切相关的技术，例如以下ALD子类型：MLD(分子层沉积)、等离子体辅助ALD(例如PEALD(等离子体增强原子层沉积)和光子辅助或光子增强原子层沉积)(也称为闪光增强ALD或光ALD)。
然而，本发明不限于ALD技术，而是可以在多种基板处理装置中进行开发，例如，在化学沉积反应器如化学气相沉积(CVD)反应器中，或在化学蚀刻反应器如原子层蚀刻(ALE)反应器中。
ALE蚀刻机构的基本知识是技术人员所知道的。ALE是一种技术，在这种技术中，材料层从一个表面上使用自限性的顺序反应步骤被去除。典型的ALE蚀刻循环包括形成反应层的修饰步骤和仅去除反应层的去除步骤。去除步骤可以包括使用等离子体物种，特别是离子，用于层去除。在ALD和ALE技术中，自饱和表面反应是指当表面反应位点完全耗尽时，表面反应层上的表面反应停止并自饱和。
图1示出了根据某些实施例的基板处理装置10的某些部分的示意性截面。装置10是基板处理装置或反应器，其适合于例如执行等离子体增强ALD和/或UV-ALD沉积反应和/或ALE蚀刻反应。在某些实施例中，装置10包括反应室11，其中进行至少一个基板的处理。在反应室11的周围至少部分地设置有外室15。在某些实施例中，外室15将整个反应室11封闭在内部，而在一些其他实施例中，仅反应室11的特定部分封闭在外室15内部。在外室15和反应室11的壁之间限定中间空间40。在某些实施例中，外室15被配置为在中间空间40内封闭特定的大气和压力条件，该条件不同于反应室内和从外部包围外室15的空间内的条件。例如，如果在反应室11中发生泄漏，则采用中间空间40的大气和压力条件不影响反应室11内的反应。在一个实施例中，中间空间40的大气包括惰性气体，例如N2或Ar。在某些实施例中，在外室15和反应室11的顶部是可打开的盖结构17。在某些实施例中，盖结构17包括用于外室15的盖和用于反应室11的盖。因此，中间空间40和反应室11的内部容积可以通过可打开的盖结构17进入。在某些其它实施例中，盖结构17仅包括用于外室15的盖，反应室11包括单独的盖结构(未示出)。在某些实施例中，装置10包括反应物入口部分12，其被配置为向反应室11提供反应物和/或附加能量。反应物入口部分12设置在反应室11的顶侧上，与盖结构17连接。在某些实施例中，反应物入口部分12包括能量源，例如等离子体源或辐射源。
在某些实施例中，装置10包括至少一个基本水平的反射板35、36，位于反应室11和外室15之间的中间空间40中。在某些实施例中，装置10包括一个以上基本水平的反射板35、36，位于反应室11和外室15之间的中间空间40中。反应室11由基座19支撑，其中基座19包括反应室11的排气口(未示出)。基座19延伸穿过位于反应室11和外室15之间的中间空间40中的至少一个基本水平的反射板35、36。在某些实施例中，底座19从反应室11底部向下延伸穿过外室15。在某些实施例中，装置10包括层叠在反应室11下面的一个以上重叠的基本水平反射板35、36，在这种情况下，基座19延伸穿过这些重叠的基本水平反射板35、36。在某些实施例中，装置10包括一个以上的覆盖的基本水平的反射板35、36，该反射板叠层在反应室11的上方。在某些实施例中，装置10在反应室11和外室15之间的中间空间40中包括至少一个基本垂直定向的反射板35'，36'。在某些实施例中，该装置包括位于反应室11和外室15之间的中间空间40中的多于一个基本垂直分层的反射板35'、36'。在某些实施例中，装置10包括在反应室11和外室15之间的中间空间40中的至少一个基本水平的反射板35、36，以及在反应室11和外室15之间的中间空间40中的至少一个基本垂直定向的反射板35'、36'。在其它实施例中，装置10包括一个以上基本水平的反射板35、36，该反射板35、36分层在反应室11和外室15之间的中间空间40中，以及一个以上基本垂直定向的反射板35'、36'，该反射板35'、36'层叠在反应室11和外室15之间的中间空间40中。在某些实施例中，装置10包括在反应室11和外室15之间的中间空间40中的至少一个弯曲或弯折的反射板35、36、35'、36'，该反射板至少部分地包围反应室11。在某些实施例中，装置10在反应室11和外室15之间的中间空间40中包括至少部分包围反应室11的一个以上弯曲或弯折的反射板35、36、35'、36'。
反射板35、36、35'、36'被配置为反射由至少一个加热器元件30和至少一个热分配器20向反应室11发射的热辐射、对流或传导(如果适用的话)，并且远离外室15以及位于反射板35、36、35'、36'外周后面的设备的其他部分。每个单独的反射板35、36、35'、36'可以包括或由多个单独的反射板单元组成，这些单元形成基本水平或垂直定向或两者都定向的反射板的一层。该装置还可以包括位于所述反射板35、36、35'、36'(未示出)顶部的其他反射板。
装置10包括至少一个加热器元件30，以在装置10内部提供热量。至少一个加热器元件30可以是例如盒式加热器，被配置为放置在装置10内的正确位置，并且可移除和可移除地和/或可逆地更换。盒式加热器可以是管状加热器元件，其可以根据其预期应用定制制造到特定瓦特密度。例如，某些盒式加热器设计的瓦特密度可高达50W/cm2，而其他一些设计的瓦特密度可高达100W/cm2。在例如由于加热器元件表面氧化而需要将加热器元件更换为新的加热器元件的情况下，加热器元件30的可更换性是有用的。在某些实施例中，装置10包括一个以上的加热器元件30，根据装置10的个别设计，调节加热器元件30的数量以为反应室11内的表面反应提供足够的加热。至少一个加热器元件30优选为棒状元件。当加热元件沿其细长轴线垂直定位时，其水平截面可以是旋转对称的或圆形的。在某些其它实施例中，当加热器元件沿其细长轴线垂直定位时，加热器元件30的水平横截面也可以是旋转不对称的，例如椭圆形、矩形或正方形。然而，至少一个加热器元件30是细长的棒状或手杖状物体，并且加热器元件30的厚度和形状针对诸如可用性、承载能力和用户安全性等方面进行优化。
至少一个加热器元件30位于其操作位置，至少部分地位于反应室11和外室15之间形成的中间空间40内。至少一个加热器元件30的操作位置意味着这样一个位置，其中加热器元件30可以在基板处理装置10中操作或可操作，即，它可以根据其预期目的传送热量。当位于其工作位置时，加热器元件30的一部分可以位于外室15的外部。每个单独的加热器元件30通过位于外室15底部的其相应的加热器元件馈通(feedthrough)37插入到中间空间40中的其操作位置。然而，在一些替代实施例中，加热器元件馈通37也可以位于外室15的侧面或外室15的顶部。在某些实施例中，至少一个加热器元件馈通37被配置为提供支撑并固定加热器元件30和/或热分配器20的位置。优选地，如图4和图5所示，当加热器元件30位于其工作位置时，用密封件38将加热器元件馈通37拧紧，以防止环境压力条件影响外室15内的条件。密封加热器元件馈通37的密封件38包括例如在外室15外面的盖板或衬垫，用于密封加热器元件30的入口。在一个实施例中，密封件38是密封进入外室15的加热器元件30的真空凸缘。在一个实施例中，在其操作位置，至少一个加热器元件30完全位于形成在反应室11和外室15之间的中间空间40内。在这样的实施例中，加热器元件30通过加热器元件馈通37插入到其在中间空间40中的工作位置，并且加热器元件30例如通过导线间接地与加热器元件馈通37耦合。加热器元件30的这种间接耦合降低了馈通37和与馈通37接触的结构的过热风险。在这样的实施例中，用于将加热器元件30和/或热分配器20支撑在正确的操作位置的其他装置可以布置在外室15内，代替地，或者除了由加热器元件馈通37给出的支撑之外。
在某些实施例中，在其操作位置，至少一个加热器元件30进一步延伸穿过位于反应室11下方或上方的中间空间40中的至少一个基本水平的反射板35、36。至少一个基本水平的反射板35、36设置有适当的开口，以便至少一个加热器元件30可移除地和/或可逆地穿透反射板35、36。在某些实施例中，装置10包括层叠在反应室11下面或上面的一个以上的重叠的基本水平反射板35、36，在这种情况下，至少一个加热器元件30延伸穿过这些重叠的基本水平反射板35、36。在某些其它实施例中，至少一个加热器元件30延伸穿过位于反应室11旁边的中间空间40中的至少一个基本垂直的反射板35'、36'。至少一个基本垂直的反射板35'、36'设置有适当的开口，以便至少一个加热器元件30可移除和/或可逆地穿透反射板。在某些实施例中，装置10包括在反应室11旁边层叠的多于一个重叠的基本垂直的反射板35'，36'，在这种情况下，至少一个加热器元件30延伸穿过这些重叠的基本垂直的反射板35'，36'。
在中间空间40内的操作位置，至少一个加热器元件30与至少一个热分配器20耦合。在某些实施例中，中间空间40内的每个单独的热分配器20与至少一个加热器元件30耦合。在某些实施例中，中间空间40内的每个单独的热分配器20与一个以上的加热器元件30耦合。在某些实施例中，中间空间40内的一个单独的热分配器20与至少一个与至少一个加热器元件30相连的另一个热分配器20耦合。至少一个热分配器20吸收由至少一个加热器元件30发出的热量，并进一步将其均匀地分布在反应室11的周围，从而为在反应室11内发生的表面反应提供必要的热量。优选地，热分配器20的材料具有良好的热导率。例如，热分配器20的材料是铝。在某些实施例中，热分配器可以至少部分地由铜、黄铜、钛、钢、陶瓷、氮化物或碳化物制成或包括铜、黄铜、钛、钢、陶瓷、氮化物或碳化物。
在某些实施例中，与面向外室15的热分配器20的表面相比，面向反应室11的热分配器20的表面具有增加的总表面积。在某些实施例中，面向反应室11的热分配器20的总表面积比面向外室15的热分配器20的表面积大1、5、优选2、更优选4倍。热分配器20面向反应室11的表面具有高的电磁热发射率。在某些实施例中，热分配器20面向反应室11的表面涂覆有具有高电磁热发射率的材料。例如，热分配器20面向反应室11的表面具有包括氮化物(例如氮化硅)或碳化物(例如碳化钨)的涂层。在某些实施例中，面向反应室11的热分配器20表面上的涂层的厚度为最大的热发射而优化。另一方面，面向外室15的热分配器20的平面或表面光滑、均匀、抛光或无褶皱，并且面向外室15的热分配器20的材料具有低的热辐射率。在某些实施例中，热分配器20面向外室15的表面可涂覆有具有低热辐射率的材料。在某些实施例中，面向外室15的热分配器20表面上的涂层厚度被优化以使热发射最小。例如，热分配器20的面向外室15的表面的材料，或者热分配器20的面向外室15的表面的涂层的材料，例如是铜、金、银、黄铜、镍或钢。
在某些实施例中，至少一个热分配器20的形状是弯的、弯曲的或拱形的，并且其形状为平板形状的物体，优选地适于将其自身定位成至少部分地包围反应室11。至少一个热分配器20在其结构中包括某种开口或孔28，用于加热器元件30至少部分地定位在热分配器20内部。例如，开口或孔28可以形成在衬套或管道中。例如，如图2的示例实施例所示，加热器元件30可以放置在衬套或管道内，该衬套或管道是位于热分配器20的窄边缘21、21'、22、22'处的短耦合筒25。任何两个相邻的热分配器20在它们各自的窄边21、21'、22、22'中的不同位置上都有短耦合筒25。因此，当相邻的热分配器20彼此相邻地定位时，各个短耦合筒25具有彼此相邻的重叠位置。该结构允许加热器元件30插入到一个位置，其中加热器元件30位于相邻的两个热分配器20的两个短耦合筒25内。
对于进入热分配器20内部的加热器元件30的其它类型的解决方案也可以使用。可选地，如图3所示，加热器元件30构造成放置在开口或孔28内，开口或孔28作为管道完全或部分地延伸穿过热分配器20的主体。开口或孔被配置为刺穿热分配器20的窄边21、21'、22、22'中的一个，并作为管道完全或部分地延伸穿过整个热分配器20。在某些实施例中，其中开口或孔28仅部分地延伸穿过热分配器20，空气开口26设置在与开口或孔28相对的窄边缘上。空气开口26汇入开口或孔28的空腔中，以在设备操作期间安排真空条件。在某些实施例中，其中空气开口26并入开口或孔28的腔中，空气开口26被构造成具有比孔28小的直径，防止加热器元件30穿过热分配器20。在某些实施例中，热分配器20的下窄边21、21'、22、22'包括至少一个用于加热器元件30进入的孔28，因此热分配器20的重量至少部分地停留在至少一个加热器元件30上，加热器元件30至少部分地插入热分配器20的内部。在另一个实施例中，热分配器20的窄边21、21'、22、22'中的一个包括至少一个开口或孔28，用于加热器元件30在窄边21、21'、22、22'的平面内进入整个热分配器20。在这些实施例中，至少一个热分配器20的重量的支撑以其他方式组织。
在某些其它实施例中，至少一个热分配器20包括至少一个紧固件(未示出)，用于将加热器元件30附接到热分配器20，而不需要加热器元件30必须放置在热分配器20内。热分配器20的结构由此被配置为将至少一个加热器元件30与热分配器20耦合。
例如，至少一个热分配器20可以在其窄边21、21'、22、22'中或在其板状表面23上具有支撑结构，例如环或圆环(未示出)，用于耦合至少一个加热器元件30。
在某些实施例中，一个热分配器20包括用于将多个加热器元件30耦合到一个热分配器20的多个开口或孔28。在某些实施例中，根据热分配器20的设计，一个加热器元件30可以与一个热分配器20耦合，或者它可以同时与两个热分配器20耦合。
在优选实施例中，该装置包括一个以上的加热器元件30，这些加热器元件30均匀地分布在反应室11的周围，以均匀地向反应室提供热量。例如，该装置包括两个加热器元件30，优选三个加热器元件30，或更优选四个加热器元件30。在一些实施例中，该装置包括多于四个的加热器元件30。
在某些实施例中，装置10包括多个热分配器20，它们彼此耦合并耦合到至少一个加热器元件30，并且热分配器20包围中间空间40中反应室11的大部分或全部外周。在某些实施例中，装置10包括多个热分配器20，它们彼此耦合并耦合到至少一个加热器元件30，并且热分配器20覆盖中间空间40中反应室11的顶部和/或底部。在某些实施例中，装置10包括多个热分配器20，它们彼此耦合并耦合到至少一个加热器元件30，并且热分配器20包围中间空间40中反应室11的大部分或全部外周以及顶部和/或底部。在某些实施例中，热分配器20通过加热器元件30连接到第二热分配器20，加热器元件30将组件保持在一起。在某些实施例中，装置10包括多个热分配器20，它们通过至少一个加热器元件30彼此连接，并且热分配器20包围中间空间40中反应室11的大部分或全部外周。每个单独的热分配器20可以被成形为例如四分之一中空圆柱体、四分之一圆中空圆柱体或弓形，其中反应室11的外周被四个单独的热分配器20包围。在某些替代实施例中，不同数量或数量的其它或不同形状的热分配器20包围反应室11的大部分或全部外周。然而，在另一个实施例中，装置10仅包括一个热分配器20，该热分配器20的形状为空心圆柱体，该圆柱体的形状可以是圆形的，并在中间空间40中包围反应室11的外周。在某些实施例中，中间空间40中的反应室11的大部分或全部外周被热分配器20包围。在某些其它实施例中，反应室11的大部分被中间空间40中的热分配器20封闭或包封。在不首先移除加热器元件30的情况下，可以通过可打开的盖组件17将热分配器20组装和拆卸到装置10。
在某些实施例中，该装置包括在加热器元件30和至少一个热分配器20之间的护套元件45，如图4和5所示。护套元件45将从加热器元件30到达的热量分配到与其耦合的热分配器20中，并通过覆盖加热器元件30来保护加热器元件30。在某些实施例中，护套元件45为至少一个热分配器20提供支撑。在某些实施例中，热分配器20通过护套元件45连接到第二热分配器20，所述护套元件45参与将组件保持在一起。在某些实施例中，护套元件45保护加热器元件30免受氧化。在某些实施例中，护套元件45防止至少一个加热器元件30暴露于中间空间40中普遍存在的条件。优选地，护套元件45的材料具有良好的热导率。例如，护套元件45的材料是铝。护套元件45具有细长的套筒状形状，其内腔构造成紧密地配合在加热器元件30的外表面上。加热器元件30可以通过在细长的护套元件45的第一远端的开口至少部分地移除和/或可逆地放置在护套元件45的内腔内。在某些实施例中，护套元件45的第二远端尖端闭合，在加热器元件30的尖端顶部形成闭合盖，如图4的示例实施例所示。在某些其它实施例中，如图5的示例实施例所示，护套元件45的第二远端也可以对护套元件45的内腔开放。在某些实施例中，整个加热器元件30被中间空间40内的护套元件45覆盖。在某些实施例中，每个加热器元件30在中间空间40内被护套元件45覆盖，超过其穿透加热器元件馈通37的点。在一些实施例中，仅加热器元件30的远端暴露于中间空间40中普遍存在的条件。如图5所示，护套元件45与密封件38紧密地密封在加热器元件馈通37和加热器元件30之间。护套元件45可以在加热器元件馈通37内或在中间空间40的入口处与密封件38耦合。在某些实施例中，密封件38是凸缘，例如真空凸缘。密封件38可以包括o形环，该o形环密封护套元件45和密封件38之间的连接。在某些其它实施例中，整个护套元件45位于由反应室11上方和下方的至少一层基本垂直的反射板35'、36'所限定的空间内。在这些实施例中，加热器元件30的一部分暴露于中间空间40中普遍存在的条件下。在某些实施例中，整个护套元件45位于由反应室11上方和下方的至少一层基本水平的反射板35、36所限定的空间内。
在一个实施例中，加热器元件30，例如盒式加热器，可以真空地紧密地至少部分地插入护套元件45内，这在其内腔内提供电绝缘。在某些实施例中，加热器元件30的电触点设置在中间空间40(未示出)的外部，由此所述电触点(电缆)不暴露于真空。在某些实施例中，至少部分覆盖加热器元件30的护套元件45可以紧密地支撑在密封件38上，例如真空凸缘上，从而防止加热器元件30的电触点暴露在真空中。在某些实施例中，与至少一个热分配器20耦合的加热器元件30的部分被配置为达到比加热器元件30在外室15之外的部分更高的温度，从而使得加热器元件30在外室15之外的部分易于触摸，以使得操作者能够插入和移除至少一个加热器元件30。
在某些实施例中，护套元件45包括表面结构，其构造成支撑并固定至少一个热分配器20的位置。所述位置可以垂直地、水平地或两者都固定。更具体地说，如图4所示，护套元件45的外表面包括凸起或隆起，至少一个热分配器20的重量可以支撑在该凸起或隆起上。例如，护套元件45包括在其远端的外边缘表面处的凸起或隆起，通过该凸起或隆起，加热器元件30至少部分地被移除和/或可逆地放置在护套元件45的内腔内。因此，在一个实施例中，当加热器元件30完全插入到其工作位置，基本垂直地在护套元件45和至少一个热分配器20内部时，至少一个热分配器20的下边缘支撑在护套元件45的凸起的顶部上。或者，护套元件45的所述凸起或隆起可以沿着护套元件45的细长轴定位在别处。在某些其它实施例中，通过护套元件45和/或至少一个热分配器20的所述部分的替代结构解决方案来提供用于至少一个热分配器20的支撑。例如，根据其中加热器元件30通过盖结构17基本垂直地插入中间空间40内的某些实施例，对于加热器元件30、护套元件45和热分配器20使用其他组装方案。
在不限制专利权利要求的范围和解释的情况下，下文列出了这里公开的一个或多个示例实施例的某些技术效果。一种技术效果是容易拆卸和更换的加热器元件。例如，在由于加热器元件表面氧化而需要更换新的加热器元件的情况下，可以容易地移除旧的加热器元件并更换新的加热器元件。另一个技术效果是易于拆卸和可交换的热分配器。热分配器可以通过设备的可打开的盖子简单地移除。另一个技术效果是，与面向热反射器和外室的热分配器的表面相比，面向反应室的热分配器的表面被配置为不同地发射热能。另一个技术效果是避免加热器元件与中间空间中普遍存在的条件接触，从而避免加热器元件表面的氧化。进一步的技术效果是避免加热器元件的电气部件与中间空间中普遍存在的真空条件之间的接触。另一个技术效果是将热分配器间接或直接连接到加热器元件，使热能在反应室外周和反应室中均匀分布。
通过本发明的特定实现和实施例的非限制性示例，前述描述提供了发明人目前所设想的用于实施本发明的最佳模式的完整和信息性描述。然而，本领域技术人员清楚的是，本发明不限于上述实施例的细节，而是可以在不偏离本发明的特征的情况下使用等效装置在其他实施例中实现。此外，本发明的上述实施例的一些特征可用于有利地而不相应地使用其他特征。因此，前述描述应被认为仅仅是本发明原理的说明，而不是对本发明原理的限制。因此，本发明的范围仅受所附专利权利要求书的限制。

Claims (15)

1.一种基板处理装置，包括：
反应室；
外室，至少部分包围所述反应室，其中在所述反应室和所述外室之间形成中间空间；
至少一个加热器元件；
在所述中间空间中的至少一个热分配器；以及
在所述外室中的至少一个加热器元件馈通，允许所述至少一个加热器元件的至少一部分穿入所述中间空间并且与所述至少一个热分配器耦合。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个加热器元件被配置为可移除地与所述至少一个热分配器耦合。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一个加热器元件是细长的棒状元件。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一个加热器元件被配置为通过所述外室中的所述加热器元件馈通，至少部分地被可移除地放置在所述外室和所述反应室之间的所述中间空间中。
5.根据权利要求1或2所述的装置，包括多个热分配器，所述多个热分配器至少部分地包围所述反应室的外周。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一个热分配器被配置为将所述反应室加热到均匀温度。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一个热分配器是板状元件和/或弯曲结构。
8.根据权利要求1或2所述的装置，包括在所述至少一个加热器元件和所述至少一个热分配器之间的护套元件，以保护所述至少一个加热器元件。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述护套元件包括表面结构，所述表面结构支撑所述至少一个热分配器。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个加热器元件被配置为至少部分地被可移除地放置在所述护套元件内部。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述至少一个加热器元件在其操作位置上至少部分地被放置在以下中的每个内部：
所述中间空间；
所述护套元件；
所述至少一个热分配器；以及
所述加热器元件馈通。
12.一种方法，包括：
提供至少部分包围基板处理装置的反应室的外室，其中在所述反应室和所述外室之间形成中间空间；
使至少一个加热器元件的至少一部分通过所述外室中的加热器元件馈通进入所述中间空间；以及
将所述中间空间中的至少一个热分配器与所述至少一个加热器元件耦合。
13.根据权利要求12所述的方法，包括：
将所述至少一个加热器元件与所述至少一个热分配器可移除地耦合。
14.根据权利要求12或13所述的方法，包括：
通过所述外室中的所述加热器元件馈通，将所述至少一个加热器元件至少部分地放置在所述外室和所述反应室之间的所述中间空间中。
15.根据权利要求12或13所述的方法，包括：
利用由所述至少一个热分配器分配的热量将所述反应室加热至均匀温度。
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